基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法，含有下列步驟：1：采用基于差分檢測(cè)及位置信息統(tǒng)計(jì)的方式對(duì)衛(wèi)星定位進(jìn)行穩(wěn)定性判別；2：基于組合式參數(shù)矩陣的位置擇優(yōu)處理：衛(wèi)星定位穩(wěn)定后且定位狀態(tài)從定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)矩陣確定的低優(yōu)先級(jí)升級(jí)為高優(yōu)先級(jí)時(shí)，初始化位置濾波狀態(tài)并更新由位置濾波參數(shù)矩陣確定的濾波系數(shù)；當(dāng)定位狀態(tài)從低優(yōu)先級(jí)躍遷為高優(yōu)先級(jí)后的狀態(tài)持續(xù)時(shí)間大于位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)矩陣所確定的檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)后，則經(jīng)濾波的衛(wèi)星實(shí)時(shí)定位信息為位置保持信息，設(shè)備進(jìn)入位置保持狀態(tài)；3：對(duì)進(jìn)入位置保持狀態(tài)后的位置保持信息進(jìn)行自校正處理；本發(fā)明能提高授時(shí)型接收機(jī)在復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境下位置獲取的精度及時(shí)間。
【專利說(shuō)明】基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法
[0001](一)、【技術(shù)領(lǐng)域】:本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星接收機(jī)自校正位置保持方法，特別涉及一種基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法。
[0002](二)、【背景技術(shù)】:目前，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，主要的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有美國(guó)的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、俄羅斯的GL0NASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、歐洲的GALILEO衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的授時(shí)應(yīng)用是其重要的應(yīng)用領(lǐng)域，授時(shí)采用的授時(shí)型接收機(jī)能提供高精度的授時(shí)信號(hào)及時(shí)間報(bào)文等，但授時(shí)型接收機(jī)的接收機(jī)位置固定，其需要精確的接收機(jī)位置才能保證精確授時(shí)，因此，精確的位置信息是授時(shí)型接收機(jī)進(jìn)行授時(shí)的前提。授時(shí)型接收機(jī)通常采用兩種方式進(jìn)行坐標(biāo)獲取，一種是按照接收機(jī)通信協(xié)議由外部接口設(shè)置，然后進(jìn)行授時(shí)處理；一種為接收機(jī)先進(jìn)行自主定位，然后進(jìn)行授時(shí)處理。對(duì)于第一種方式，在實(shí)際應(yīng)用中需要通過(guò)其它定位系統(tǒng)輔助或其它途徑獲取坐標(biāo)并進(jìn)行設(shè)置，在工程應(yīng)用中極為不便(如北斗一代授時(shí)接收機(jī)通常采用此種方法)；對(duì)于第二種方式，接收機(jī)不需要通過(guò)其它導(dǎo)航系統(tǒng)輔助或外部設(shè)置，提高了工程應(yīng)用的便利性(如我國(guó)北斗二代授時(shí)型接收機(jī))，但在實(shí)際工程應(yīng)用中也出現(xiàn)了諸多問(wèn)題，通常文獻(xiàn)中提到的衛(wèi)星定位精度參數(shù)是在接收狀態(tài)良好(如天線位置比較空曠)，且接收衛(wèi)星數(shù)量較多的情況下確定的，但接收機(jī)的實(shí)際工作環(huán)境往往比較惡劣(諸如電磁干擾、建筑物遮擋等)，這會(huì)引起接收機(jī)接收性能不良、接收機(jī)收星數(shù)量不足或收星數(shù)量不穩(wěn)定、衛(wèi)星與接收構(gòu)成的幾何結(jié)構(gòu)不佳等情況，從而造成定位結(jié)果的偏差。在衛(wèi)星授時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域，一方面要求接收機(jī)授時(shí)信號(hào)首次可用時(shí)間盡量要短，另一方面要求授時(shí)信號(hào)的精度要高，即要求接收機(jī)開(kāi)機(jī)后授時(shí)信號(hào)要盡快可用，還要求授時(shí)信號(hào)盡可能準(zhǔn)確、穩(wěn)定，不允許衛(wèi)星坐標(biāo)長(zhǎng)時(shí)間不可用或其可用狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生變化。
[0003](三)、
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法，該方法能提高授時(shí)型接收機(jī)在復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境下位置獲取的精度及時(shí)間，提高授時(shí)型接收機(jī)的授時(shí)性能。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法，含有下列步驟:
步驟1:采用基于差分檢測(cè)及位置信息統(tǒng)計(jì)的方式對(duì)衛(wèi)星定位位置信息進(jìn)行穩(wěn)定性判
別；
步驟2:基于組合式參數(shù)矩陣的位置擇優(yōu)處理:
組合式參數(shù)矩陣含有三個(gè)不同功能的參數(shù)矩陣，該三個(gè)不同功能的參數(shù)矩陣分別為定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)矩陣、位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)矩陣、位置濾波參數(shù)矩陣，在進(jìn)行位置擇優(yōu)處理時(shí)，同時(shí)選用這三個(gè)參數(shù)矩陣；
衛(wèi)星定位位置信息穩(wěn)定后且定位狀態(tài)從定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)矩陣確定的低優(yōu)先級(jí)升級(jí)為高優(yōu)先級(jí)時(shí)，則初始化位置濾波狀態(tài)并更新由位置濾波參數(shù)矩陣確定的濾波系數(shù)；當(dāng)定位狀態(tài)從低優(yōu)先級(jí)躍遷為高優(yōu)先級(jí)后的狀態(tài)持續(xù)時(shí)間大于位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)矩陣所確定的檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)后，則經(jīng)濾波的衛(wèi)星實(shí)時(shí)定位信息確定為位置保持信息，設(shè)備進(jìn)入位置保持狀態(tài)；
步驟3:對(duì)進(jìn)入位置保持狀態(tài)后的位置保持信息進(jìn)行自校正處理。
[0005]步驟3的具體過(guò)程為:檢測(cè)進(jìn)入位置保持狀態(tài)后的定位狀態(tài)，當(dāng)該定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)高于步驟2中躍遷后的定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)，且進(jìn)入位置保持狀態(tài)后的位置信息與位置保持信息的偏差大于設(shè)定閾值、大于設(shè)定閾值的時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)長(zhǎng)后，用該位置信息對(duì)位置保持信息進(jìn)行更新，完成位置保持信息的自校正。
步驟I中:位置穩(wěn)定性判別是指判斷定位結(jié)果的抖動(dòng)是否在一定的范圍之內(nèi)；由于接收機(jī)跟蹤衛(wèi)星數(shù)變化、電磁干擾、接收機(jī)基帶控制環(huán)路調(diào)整等因素，均會(huì)造成定位結(jié)果的抖動(dòng)，通常開(kāi)機(jī)工作一段時(shí)間后，定位結(jié)果趨于穩(wěn)定，定位結(jié)果趨于穩(wěn)定是進(jìn)行后續(xù)處理的基礎(chǔ)；位置穩(wěn)定性判別采用差分比對(duì)、奇異值剔除及統(tǒng)計(jì)位置信息極值的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，其處理過(guò)程為:首先，對(duì)衛(wèi)星實(shí)時(shí)定位信息進(jìn)行差分計(jì)算；其次，對(duì)于差分結(jié)果的絕對(duì)值大于設(shè)定閾值的定位信息給予剔除，并標(biāo)記此次定位信息無(wú)效；對(duì)于差分結(jié)果的絕對(duì)值小于設(shè)定閾值的定位信息給予保留，并標(biāo)記此次定位信息有效；最后，在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)對(duì)定位信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如果定位有效的次數(shù)所占總定位次數(shù)的百分比大于設(shè)定門限且有效定位信息的極大值與極小值的差小于設(shè)定門限，則認(rèn)為定位結(jié)果穩(wěn)定。采用定位信息差分計(jì)算、統(tǒng)計(jì)有效定位信息百分比及進(jìn)行極值統(tǒng)計(jì)的穩(wěn)定性判斷方法，相比基于方差計(jì)算的穩(wěn)定性統(tǒng)計(jì)方法減少了計(jì)算量，減輕了接收機(jī)處理器處理負(fù)擔(dān)。
[0006]步驟2中:定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)矩陣采用以分段可用衛(wèi)星數(shù)做行序號(hào)，以分段衛(wèi)星F1DOP (position dilution of precision ,三維位置精度因子)值做列序號(hào)，以先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)確定定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)；該先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)為:可用衛(wèi)星數(shù)越多、衛(wèi)星HXff值越小，定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)越高；可用衛(wèi)星數(shù)越少、衛(wèi)星roop值越大，定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)越低；定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)用來(lái)標(biāo)識(shí)衛(wèi)星定位信息的精度；定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)越高，衛(wèi)星定位信息精度越高；定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)越低，衛(wèi)星定位信息精度越低。
[0007]步驟2中:位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)矩陣采用以分段可用衛(wèi)星數(shù)做行序號(hào)，以分段衛(wèi)星roop值做列序號(hào)，以先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)確定位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)；該先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)為:在可用衛(wèi)星數(shù)較多、衛(wèi)星roop值較小的情況下，定位結(jié)果可信度高，定位精度較高，此時(shí)縮短進(jìn)入位置保持所需要檢測(cè)的時(shí)長(zhǎng)，以利于授時(shí)信號(hào)快速可用；當(dāng)可用衛(wèi)星數(shù)較少，衛(wèi)星roop值較大的情況下，定位結(jié)果可信度度較低、定位精度較差，此時(shí)增加進(jìn)入位置保持所需要檢測(cè)的時(shí)長(zhǎng)，以利于接收機(jī)恢復(fù)到較好的接收機(jī)狀態(tài)，提高獲取精確位置保持信息的機(jī)會(huì)；位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)用來(lái)標(biāo)識(shí)在當(dāng)時(shí)的接收機(jī)工作狀態(tài)下進(jìn)入位置保持所需要檢測(cè)的時(shí)長(zhǎng)；根據(jù)實(shí)際測(cè)試統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)衛(wèi)星接收機(jī)接收狀況不良的情況下，增加進(jìn)入位置保持的時(shí)間，在增加的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)可等待衛(wèi)星接收機(jī)接收狀況恢復(fù)良好，以增大獲取最優(yōu)位置的機(jī)會(huì)，但由于有接收機(jī)授時(shí)信號(hào)首次可用的限制，不能無(wú)限期等待衛(wèi)星接收機(jī)接收狀態(tài)恢復(fù)良好或達(dá)到某設(shè)定的接收條件。
[0008]步驟2中:位置濾波參數(shù)矩陣采用以分段可用衛(wèi)星數(shù)做行序號(hào)，以分段衛(wèi)星roop值做列序號(hào)，以先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)確定位置濾波參數(shù)；該先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)為:在慣性濾波方式中，可用衛(wèi)星數(shù)越多、衛(wèi)星roop值越小，阻尼系數(shù)越強(qiáng)，濾波參數(shù)越大；可用衛(wèi)星數(shù)越少、衛(wèi)星roop值越大，阻尼系數(shù)越弱，濾波參數(shù)越??；進(jìn)入位置保持前，需要對(duì)衛(wèi)星定位位置信息進(jìn)行濾波處理，以降低位置信息的抖動(dòng)，以提高位置保持信息的準(zhǔn)確性；慣性濾波方式對(duì)衛(wèi)星自主定位信息進(jìn)行濾波處理，濾波參數(shù)的大小決定濾波后衛(wèi)星定位位置信息的穩(wěn)定度及與實(shí)時(shí)定位結(jié)果的偏離程度，當(dāng)衛(wèi)星接收機(jī)接收良好的情況下，自主定位信息抖動(dòng)較小，位置濾波信息與實(shí)時(shí)位置信息的偏差較小，可采用較強(qiáng)阻尼濾波系數(shù)，使濾波后的位置信息更加平穩(wěn)；當(dāng)接收機(jī)接收狀態(tài)較差的情況下，自主定信息的抖動(dòng)范圍較大，甚至發(fā)生定位結(jié)果的階躍，采用較弱阻尼濾波系數(shù)，可使濾波后的位置信息能夠快速與發(fā)生變化的實(shí)時(shí)定位信息保持一致。
[0009]設(shè)定好三個(gè)參數(shù)矩陣后，接收機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際接收狀態(tài)，選用相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行位置保持狀態(tài)的檢測(cè)處理，接收機(jī)首先對(duì)當(dāng)前的衛(wèi)星定位位置信息進(jìn)行穩(wěn)定性判斷，當(dāng)確定衛(wèi)星定位位置信息穩(wěn)定后，根據(jù)接收機(jī)跟蹤衛(wèi)星數(shù)及衛(wèi)星roop值，根據(jù)組合式參數(shù)矩陣采用相應(yīng)的定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)、位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)及位置濾波系數(shù)，檢測(cè)定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)的變化、對(duì)位置信息進(jìn)行濾波處理及對(duì)進(jìn)入此接收狀態(tài)的檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果進(jìn)入此狀態(tài)的檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)大于參數(shù)矩陣中對(duì)應(yīng)的檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)，則經(jīng)濾波的位置信息作確定為位置保持信息，設(shè)備進(jìn)入位置保持狀態(tài)，設(shè)備進(jìn)入位置保持狀態(tài)時(shí)，記錄下可用衛(wèi)星數(shù)和衛(wèi)星PDOP值；
在位置保持檢測(cè)狀態(tài)中，如果檢測(cè)到定位結(jié)果優(yōu)先級(jí)發(fā)生從低優(yōu)先級(jí)狀態(tài)躍遷為高優(yōu)先級(jí)狀態(tài)，則重新初始化位置濾波器，即以實(shí)時(shí)的位置信息作為濾波器的初值，避免低優(yōu)先級(jí)狀態(tài)的位置濾波滯后特性影響濾波器的輸出，在重置濾波器狀態(tài)時(shí)，定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)的躍遷加入遲滯效果，即當(dāng)檢測(cè)到優(yōu)先級(jí)發(fā)生變化后，繼續(xù)檢測(cè)變化后的優(yōu)先級(jí)能否保持一定時(shí)長(zhǎng)，當(dāng)變化后的優(yōu)先級(jí)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)大于設(shè)定時(shí)長(zhǎng)后，再重置濾波器狀態(tài)，避免接收機(jī)接收狀態(tài)因?yàn)槎虝鹤兓鹞恢脼V波輸出穩(wěn)定性。
通過(guò)以上處理過(guò)程，衛(wèi)星接收機(jī)在不同的接收狀況下，確定不同的位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)，在接收狀態(tài)良好的情況下縮短了進(jìn)入位置保持時(shí)間，在接收狀態(tài)不良的情況下增加了獲取精確位置的機(jī)會(huì)，根據(jù)衛(wèi)星接收機(jī)的接收狀況，采用不同的濾波系數(shù)及定位結(jié)果優(yōu)先級(jí)，在提高位置保持穩(wěn)定度的同時(shí)通過(guò)濾波器的重新初始化提高濾波輸出坐標(biāo)的準(zhǔn)確度。
[0010]進(jìn)入位置保持狀態(tài)后，接收機(jī)所使用的位置信息保持固定，以提高授時(shí)信號(hào)的穩(wěn)定性，在此狀態(tài)下繼續(xù)檢測(cè)實(shí)時(shí)定位的位置信息與位置保持信息的差值，當(dāng)此差值的絕對(duì)值大于設(shè)定閾值及時(shí)長(zhǎng)，且當(dāng)定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)高于位置保持時(shí)刻的定位優(yōu)先級(jí)時(shí)，則系統(tǒng)重新進(jìn)入位置保持檢測(cè)狀態(tài)，以更新位置保持信息。在位置保持狀態(tài)下授時(shí)信號(hào)已可用，可對(duì)衛(wèi)星接收機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行充分檢測(cè)，由較長(zhǎng)的接收時(shí)間及較高的定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)限定條件，位置保持信息自主校正后，位置保持的精度進(jìn)一步提高，避免了因開(kāi)機(jī)時(shí)接收狀況不佳及檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)短而造成位置保持誤差，從而完成保持位置的自動(dòng)校正功能。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
1.本發(fā)明能使接收機(jī)在一定的時(shí)間內(nèi)對(duì)自主定位的坐標(biāo)及接收機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以漸進(jìn)方式獲取一個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間段內(nèi)最優(yōu)的固定的位置坐標(biāo)，并能在授時(shí)狀態(tài)下自動(dòng)校正保持的位置信息，以逐步提高位置保持精度，通過(guò)本發(fā)明的方法可使接收機(jī)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)獲取盡可能高的接收機(jī)位置信息，從而提高授時(shí)型接收機(jī)的授時(shí)性能。
[0012]2.本發(fā)明采用一種基于差分計(jì)算、有效值及位置極值統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行位置穩(wěn)定性判斷；根據(jù)先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)建立基于位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)、濾波系數(shù)及定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)為依據(jù)的組合式參數(shù)矩陣；采用不同位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)，在接收良好情況下，縮短了位置保持時(shí)長(zhǎng)；在接收不良情況下，增大了獲取保持位置的精度；采用不同的濾波系數(shù)，提高了定位優(yōu)先級(jí)較高情況下位置濾波的穩(wěn)定度及定位優(yōu)先級(jí)較低情況下準(zhǔn)確度；采用不同的定位優(yōu)先級(jí)，在定位優(yōu)先級(jí)發(fā)生躍遷時(shí)重置濾波器，加快了 了濾波器輸出穩(wěn)定值的時(shí)長(zhǎng)；在位置保持階段，持續(xù)對(duì)位置保持值進(jìn)行檢測(cè)處理，減小了因?yàn)槲恢帽３肿鴺?biāo)的誤差造成的授時(shí)信號(hào)精度劣變。
[0013](四)、【具體實(shí)施方式】:
基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法含有下列步驟:
步驟1:采用基于差分檢測(cè)及位置信息統(tǒng)計(jì)的方式對(duì)衛(wèi)星定位位置信息進(jìn)行位置穩(wěn)定性判別；
步驟2:基于組合式參數(shù)矩陣的位置擇優(yōu)處理:
組合式參數(shù)矩陣含有三個(gè)不同功能的參數(shù)矩陣，該三個(gè)不同功能的參數(shù)矩陣分別為定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)矩陣、位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)矩陣、位置濾波參數(shù)矩陣，在進(jìn)行位置擇優(yōu)處理時(shí)，同時(shí)選用這三個(gè)參數(shù)矩陣；
衛(wèi)星定位位置信息穩(wěn)定后且定位狀態(tài)從定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)矩陣確定的低優(yōu)先級(jí)升級(jí)為高優(yōu)先級(jí)時(shí)，則初始化位置濾波狀態(tài)并更新由位置濾波參數(shù)矩陣確定的濾波系數(shù)；當(dāng)定位狀態(tài)從低優(yōu)先級(jí)躍遷為高優(yōu)先級(jí)后的狀態(tài)持續(xù)時(shí)間大于位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)矩陣所確定的檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)后，則經(jīng)濾波的衛(wèi)星實(shí)時(shí)定位信息確定為位置保持信息，設(shè)備進(jìn)入位置保持狀態(tài)；
步驟3:對(duì)進(jìn)入位置保持狀態(tài)后的位置保持信息進(jìn)行自校正處理。
[0014]步驟3的具體過(guò)程為:檢測(cè)進(jìn)入位置保持狀態(tài)后的定位狀態(tài)，當(dāng)該定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)高于步驟2中躍遷后的定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)，且進(jìn)入位置保持狀態(tài)后的位置信息與位置保持信息的偏差大于設(shè)定閾值、大于設(shè)定閾值的時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)長(zhǎng)后，用該位置信息對(duì)位置保持信息進(jìn)行更新，完成位置保持信息的自校正。
步驟I中:位置穩(wěn)定性判別是指判斷定位結(jié)果的抖動(dòng)是否在一定的范圍之內(nèi)；由于接收機(jī)跟蹤衛(wèi)星數(shù)變化、電磁干擾、接收機(jī)基帶控制環(huán)路調(diào)整等因素，均會(huì)造成定位結(jié)果的抖動(dòng)，通常開(kāi)機(jī)工作一段時(shí)間后，定位結(jié)果趨于穩(wěn)定，定位結(jié)果趨于穩(wěn)定是進(jìn)行后續(xù)處理的基礎(chǔ)；位置穩(wěn)定性判別采用差分比對(duì)、奇異值剔除及統(tǒng)計(jì)位置信息極值的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，其處理過(guò)程為:首先，對(duì)衛(wèi)星實(shí)時(shí)定位信息進(jìn)行差分計(jì)算；其次，對(duì)于差分結(jié)果的絕對(duì)值大于設(shè)定閾值的定位信息給予剔除，并標(biāo)記此次定位信息無(wú)效；對(duì)于差分結(jié)果的絕對(duì)值小于設(shè)定閾值的定位信息給予保留，并標(biāo)記此次定位信息有效；最后，在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)對(duì)定位信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如果定位有效的次數(shù)所占總定位次數(shù)的百分比大于設(shè)定門限且有效定位信息的極大值與極小值的差小于設(shè)定門限，則認(rèn)為定位結(jié)果穩(wěn)定。采用定位信息差分計(jì)算、統(tǒng)計(jì)有效定位信息百分比及進(jìn)行極值統(tǒng)計(jì)的穩(wěn)定性判斷方法，相比基于方差計(jì)算的穩(wěn)定性統(tǒng)計(jì)方法減少了計(jì)算量，減輕了接收機(jī)處理器處理負(fù)擔(dān)。
[0015]步驟2中:定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)矩陣采用以分段可用衛(wèi)星數(shù)做行序號(hào)，以分段衛(wèi)星F1DOP (position dilution of precision ,三維位置精度因子)值做列序號(hào)，以先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)確定定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)；該先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)為:可用衛(wèi)星數(shù)越多、衛(wèi)星HXff值越小，定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)越高；可用衛(wèi)星數(shù)越少、衛(wèi)星roop值越大，定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)越低；定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)用來(lái)標(biāo)識(shí)衛(wèi)星定位信息的精度；定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)越高，衛(wèi)星定位信息精度越高；定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)越低，衛(wèi)星定位信息精度越低。
[0016]步驟2中:位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)矩陣采用以分段可用衛(wèi)星數(shù)做行序號(hào)，以分段衛(wèi)星roop值做列序號(hào)，以先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)確定位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)；該先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)為:在可用衛(wèi)星數(shù)較多、衛(wèi)星roop值較小的情況下，定位結(jié)果可信度高，定位精度較高，此時(shí)縮短進(jìn)入位置保持所需要檢測(cè)的時(shí)長(zhǎng)，以利于授時(shí)信號(hào)快速可用；當(dāng)可用衛(wèi)星數(shù)較少，衛(wèi)星roop值較大的情況下，定位結(jié)果可信度度較低、定位精度較差，此時(shí)增加進(jìn)入位置保持所需要檢測(cè)的時(shí)長(zhǎng)，以利于接收機(jī)恢復(fù)到較好的接收機(jī)狀態(tài)，提高獲取精確位置保持信息的機(jī)會(huì)；位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)用來(lái)標(biāo)識(shí)在當(dāng)時(shí)的接收機(jī)工作狀態(tài)下進(jìn)入位置保持所需要檢測(cè)的時(shí)長(zhǎng)；根據(jù)實(shí)際測(cè)試統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)衛(wèi)星接收機(jī)接收狀況不良的情況下，增加進(jìn)入位置保持的時(shí)間，在增加的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)可等待衛(wèi)星接收機(jī)接收狀況恢復(fù)良好，以增大獲取最優(yōu)位置的機(jī)會(huì)，但由于有接收機(jī)授時(shí)信號(hào)首次可用的限制，不能無(wú)限期等待衛(wèi)星接收機(jī)接收狀態(tài)恢復(fù)良好或達(dá)到某設(shè)定的接收條件。
[0017]步驟2中:位置濾波參數(shù)矩陣采用以分段可用衛(wèi)星數(shù)做行序號(hào)，以分段衛(wèi)星roop值做列序號(hào)，以先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)確定位置濾波參數(shù)；該先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)為:在慣性濾波方式中，可用衛(wèi)星數(shù)越多、衛(wèi)星roop值越小，阻尼系數(shù)越強(qiáng)，濾波參數(shù)越大；可用衛(wèi)星數(shù)越少、衛(wèi)星roop值越大，阻尼系數(shù)越弱，濾波參數(shù)越?。贿M(jìn)入位置保持前，需要對(duì)衛(wèi)星定位位置信息進(jìn)行濾波處理，以降低位置信息的抖動(dòng)，以提高位置保持信息的準(zhǔn)確性；慣性濾波方式對(duì)衛(wèi)星自主定位信息進(jìn)行濾波處理，濾波參數(shù)的大小決定濾波后衛(wèi)星定位位置信息的穩(wěn)定度及與實(shí)時(shí)定位結(jié)果的偏離程度，當(dāng)衛(wèi)星接收機(jī)接收良好的情況下，自主定位信息抖動(dòng)較小，位置濾波信息與實(shí)時(shí)位置信息的偏差較小，可采用較強(qiáng)阻尼濾波系數(shù)，使濾波后的位置信息更加平穩(wěn)；當(dāng)接收機(jī)接收狀態(tài)較差的情況下，自主定信息的抖動(dòng)范圍較大，甚至發(fā)生定位結(jié)果的階躍，采用較弱阻尼濾波系數(shù)，可使濾波后的位置信息能夠快速與發(fā)生變化的實(shí)時(shí)定位信息保持一致。
[0018]設(shè)定好三個(gè)參數(shù)矩陣后，接收機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際接收狀態(tài)，選用相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行位置保持狀態(tài)的檢測(cè)處理，接收機(jī)首先對(duì)當(dāng)前的衛(wèi)星定位位置信息進(jìn)行穩(wěn)定性判斷，當(dāng)確定衛(wèi)星定位位置信息穩(wěn)定后，根據(jù)接收機(jī)跟蹤衛(wèi)星數(shù)及衛(wèi)星roop值，根據(jù)組合式參數(shù)矩陣采用相應(yīng)的定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)、位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)及位置濾波系數(shù)，檢測(cè)定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)的變化、對(duì)位置信息進(jìn)行濾波處理及對(duì)進(jìn)入此接收狀態(tài)的檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果進(jìn)入此狀態(tài)的檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)大于參數(shù)矩陣中對(duì)應(yīng)的檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)，則經(jīng)濾波的位置信息作確定為位置保持信息，設(shè)備進(jìn)入位置保持狀態(tài)，設(shè)備進(jìn)入位置保持狀態(tài)時(shí)，記錄下可用衛(wèi)星數(shù)和衛(wèi)星PDOP值；
在位置保持檢測(cè)狀態(tài)中，如果檢測(cè)到定位結(jié)果優(yōu)先級(jí)發(fā)生從低優(yōu)先級(jí)狀態(tài)躍遷為高優(yōu)先級(jí)狀態(tài)，則重新初始化位置濾波器，即以實(shí)時(shí)的位置信息作為濾波器的初值，避免低優(yōu)先級(jí)狀態(tài)的位置濾波滯后特性影響濾波器的輸出，在重置濾波器狀態(tài)時(shí)，定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)的躍遷加入遲滯效果，即當(dāng)檢測(cè)到優(yōu)先級(jí)發(fā)生變化后，繼續(xù)檢測(cè)變化后的優(yōu)先級(jí)能否保持一定時(shí)長(zhǎng)，當(dāng)變化后的優(yōu)先級(jí)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)大于設(shè)定時(shí)長(zhǎng)后，再重置濾波器狀態(tài)，避免接收機(jī)接收狀態(tài)因?yàn)槎虝鹤兓鹞恢脼V波輸出穩(wěn)定性。
通過(guò)以上處理過(guò)程，衛(wèi)星接收機(jī)在不同的接收狀況下，確定不同的位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)，在接收狀態(tài)良好的情況下縮短了進(jìn)入位置保持時(shí)間，在接收狀態(tài)不良的情況下增加了獲取精確位置的機(jī)會(huì)，根據(jù)衛(wèi)星接收機(jī)的接收狀況，采用不同的濾波系數(shù)及定位結(jié)果優(yōu)先級(jí)，在提高位置保持穩(wěn)定度的同時(shí)通過(guò)濾波器的重新初始化提高濾波輸出坐標(biāo)的準(zhǔn)確度。
[0019]進(jìn)入位置保持狀態(tài)后，接收機(jī)所使用的位置信息保持固定，以提高授時(shí)信號(hào)的穩(wěn)定性，在此狀態(tài)下繼續(xù)檢測(cè)實(shí)時(shí)定位的位置信息與位置保持信息的差值，當(dāng)此差值的絕對(duì)值大于設(shè)定閾值及時(shí)長(zhǎng)，且當(dāng)定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)高于位置保持時(shí)刻的定位優(yōu)先級(jí)時(shí)，則系統(tǒng)重新進(jìn)入位置保持檢測(cè)狀態(tài)，以更新位置保持信息。在位置保持狀態(tài)下授時(shí)信號(hào)已可用，可對(duì)衛(wèi)星接收機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行充分檢測(cè)，由較長(zhǎng)的接收時(shí)間及較高的定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)限定條件，位置保持信息自主校正后，位置保持的精度進(jìn)一步提高，避免了因開(kāi)機(jī)時(shí)接收狀況不佳及檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)短而造成位置保持誤差，從而完成保持位置的自動(dòng)校正功能。
【權(quán)利要求】
1.一種基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法，其特征是:含有下列步驟: 步驟1:采用基于差分檢測(cè)及位置信息統(tǒng)計(jì)的方式對(duì)衛(wèi)星定位位置信息進(jìn)行穩(wěn)定性判別； 步驟2:基于組合式參數(shù)矩陣的位置擇優(yōu)處理: 組合式參數(shù)矩陣含有三個(gè)不同功能的參數(shù)矩陣，該三個(gè)不同功能的參數(shù)矩陣分別為定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)矩陣、位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)矩陣、位置濾波參數(shù)矩陣，在進(jìn)行位置擇優(yōu)處理時(shí)，同時(shí)選用這三個(gè)參數(shù)矩陣； 衛(wèi)星定位位置信息穩(wěn)定后且定位狀態(tài)從定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)矩陣確定的低優(yōu)先級(jí)升級(jí)為高優(yōu)先級(jí)時(shí)，則初始化位置濾波狀態(tài)并更新由位置濾波參數(shù)矩陣確定的濾波系數(shù)；當(dāng)定位狀態(tài)從低優(yōu)先級(jí)躍遷為高優(yōu)先級(jí)后的狀態(tài)持續(xù)時(shí)間大于位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)矩陣所確定的檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)后，則經(jīng)濾波的衛(wèi)星實(shí)時(shí)定位信息確定為位置保持信息，設(shè)備進(jìn)入位置保持狀態(tài)； 步驟3:對(duì)進(jìn)入位置保持狀態(tài)后的位置保持信息進(jìn)行自校正處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法，其特征是:所述步驟3的具體過(guò)程為:檢測(cè)進(jìn)入位置保持狀態(tài)后的定位狀態(tài)，當(dāng)該定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)高于步驟2中躍遷后的定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)，且進(jìn)入位置保持狀態(tài)后的位置信息與位置保持信息的偏差大于設(shè)定閾值、大于設(shè)定閾值的時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)長(zhǎng)后，用該位置信息對(duì)位置保持信息進(jìn)行更新，完成位置保持信息的自校正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法，其特征是:所述步驟I中:位置穩(wěn)定性判別是指判斷定位結(jié)果的抖動(dòng)是否在一定的范圍之內(nèi)；位置穩(wěn)定性判別采用差分比對(duì)、奇異值剔除及統(tǒng)計(jì)位置信息極值的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，其處理過(guò)程為:首先，對(duì)衛(wèi)星實(shí)時(shí)定位信息進(jìn)行差分計(jì)算；其次，對(duì)于差分結(jié)果的絕對(duì)值大于設(shè)定閾值的定位信息給予剔除，并標(biāo)記此次定位信息無(wú)效；對(duì)于差分結(jié)果的絕對(duì)值小于設(shè)定閾值的定位信息給予保留，并標(biāo)記此次定位信息有效；最后，在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)對(duì)定位信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如果定位有效的次數(shù)所占總定位次數(shù)的百分比大于設(shè)定門限且有效定位信息的極大值與極小值的差小于設(shè)定門限，則認(rèn)為定位結(jié)果穩(wěn)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法，其特征是:所述步驟2中:定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)矩陣采用以分段可用衛(wèi)星數(shù)做行序號(hào)，以分段衛(wèi)星roop值做列序號(hào)，以先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)確定定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)；該先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)為:可用衛(wèi)星數(shù)越多、衛(wèi)星roop值越小，定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)越高；可用衛(wèi)星數(shù)越少、衛(wèi)星roop值越大，定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)越低；定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)參數(shù)用來(lái)標(biāo)識(shí)衛(wèi)星定位信息的精度；定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)越高，衛(wèi)星定位信息精度越高；定位狀態(tài)優(yōu)先級(jí)越低，衛(wèi)星定位信息精度越低。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法，其特征是:所述步驟2中:位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)矩陣采用以分段可用衛(wèi)星數(shù)做行序號(hào)，以分段衛(wèi)星roop值做列序號(hào)，以先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)確定位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)；該先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)為:在可用衛(wèi)星數(shù)較多、衛(wèi)星roop值較小的情況下，縮短進(jìn)入位置保持所需要檢測(cè)的時(shí)長(zhǎng)；當(dāng)可用衛(wèi)星數(shù)較少，衛(wèi)星roop值較大的情況下，增加進(jìn)入位置保持所需要檢測(cè)的時(shí)長(zhǎng)；位置保持檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)參數(shù)用來(lái)標(biāo)識(shí)在當(dāng)時(shí)的接收機(jī)工作狀態(tài)下進(jìn)入位置保持所需要檢測(cè)的時(shí)長(zhǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法，其特征是:所述步驟2中:位置濾波參數(shù)矩陣采用以分段可用衛(wèi)星數(shù)做行序號(hào)，以分段衛(wèi)星PDOP值做列序號(hào)，以先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)確定位置濾波參數(shù)；該先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)為:在慣性濾波方式中，可用衛(wèi)星數(shù)越多、衛(wèi)星roop值越小，濾波參數(shù)越大；可用衛(wèi)星數(shù)越少、衛(wèi)星roop值越大，濾波參數(shù)越小。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述的基于授時(shí)應(yīng)用的衛(wèi)星接收機(jī)漸進(jìn)式自校正位置保持方法，其特征是:設(shè)備進(jìn)入位置保持狀態(tài)時(shí)，記錄下可用衛(wèi)星數(shù)和衛(wèi)星roop值。
【文檔編號(hào)】G04R20/04GK103792548SQ201410018904
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】賈小波, 鄒世合, 吳淑琴, 謝成玉, 李軍華, 王二龍 申請(qǐng)人:鄭州威科姆科技股份有限公司